124

Νέα

Περίληψη

Οι επαγωγείς είναι πολύ σημαντικά συστατικά στην εναλλαγή μετατροπέων, όπως η αποθήκευση ενέργειας και τα φίλτρα ισχύος. Υπάρχουν πολλοί τύποι επαγωγέων, όπως για διαφορετικές εφαρμογές (από χαμηλή συχνότητα έως υψηλή συχνότητα), ή διαφορετικά υλικά πυρήνα που επηρεάζουν τα χαρακτηριστικά του επαγωγέα, και ούτω καθεξής. Οι επαγωγείς που χρησιμοποιούνται σε μετατροπείς μετατροπής είναι μαγνητικά εξαρτήματα υψηλής συχνότητας. Ωστόσο, λόγω διαφόρων παραγόντων όπως υλικά, συνθήκες λειτουργίας (όπως τάση και ρεύμα) και θερμοκρασία περιβάλλοντος, τα χαρακτηριστικά και οι θεωρίες που παρουσιάζονται είναι αρκετά διαφορετικά. Επομένως, στο σχεδιασμό του κυκλώματος, εκτός από τη βασική παράμετρο της τιμής επαγωγής, πρέπει να ληφθεί υπόψη η σχέση μεταξύ της σύνθετης αντίστασης του επαγωγέα και της αντίστασης και της συχνότητας AC, της απώλειας πυρήνα και των χαρακτηριστικών ρεύματος κορεσμού κ.λπ. Αυτό το άρθρο θα εισαγάγει αρκετά σημαντικά υλικά πυρήνα πηνίου και τα χαρακτηριστικά τους, και επίσης θα καθοδηγήσει τους μηχανικούς ισχύος να επιλέξουν εμπορικά διαθέσιμους τυπικούς επαγωγείς.

Πρόλογος

Ο επαγωγέας είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό επαγωγικό συστατικό, το οποίο σχηματίζεται τυλίγοντας έναν ορισμένο αριθμό πηνίων (πηνίο) σε ένα μπομπίνα ή πυρήνα με ένα μονωμένο καλώδιο. Αυτό το πηνίο ονομάζεται πηνίο επαγωγής ή επαγωγέας. Σύμφωνα με την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, όταν το πηνίο και το μαγνητικό πεδίο κινούνται το ένα στο άλλο, ή το πηνίο δημιουργεί ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο μέσω ενός εναλλασσόμενου ρεύματος, μια επαγόμενη τάση θα δημιουργηθεί για να αντισταθεί στην αλλαγή του αρχικού μαγνητικού πεδίου, και αυτό το χαρακτηριστικό του περιορισμού της τρέχουσας αλλαγής ονομάζεται επαγωγικότητα.

Ο τύπος της τιμής επαγωγής είναι όπως ο τύπος (1), ο οποίος είναι ανάλογος με τη μαγνητική διαπερατότητα, το τετράγωνο των στροφών περιέλιξης Ν και την ισοδύναμη περιοχή διατομής μαγνητικού κυκλώματος Ae και είναι αντιστρόφως ανάλογη με το αντίστοιχο μήκος μαγνητικού κυκλώματος le . Υπάρχουν πολλοί τύποι αυτεπαγωγής, κάθε ένας κατάλληλος για διαφορετικές εφαρμογές. η επαγωγή σχετίζεται με το σχήμα, το μέγεθος, τη μέθοδο περιέλιξης, τον αριθμό των στροφών και τον τύπο του ενδιάμεσου μαγνητικού υλικού.

图片1

(1)

Ανάλογα με το σχήμα του πυρήνα του σιδήρου, η αυτεπαγωγή περιλαμβάνει τοροειδές, πυρήνα Ε και τύμπανο. Όσον αφορά το υλικό πυρήνα σιδήρου, υπάρχουν κυρίως κεραμικοί πυρήνες και δύο μαλακοί μαγνητικοί τύποι. Είναι φερρίτη και μεταλλική σκόνη. Ανάλογα με τη δομή ή τη μέθοδο συσκευασίας, υπάρχουν σύρματα, πολυστρωματικά και χυτά, και το συρματόσχοινο έχει μη θωρακισμένο και το ήμισυ μαγνητικής κόλλας Προστατευμένο (ημι-προστατευμένο) και θωρακισμένο (θωρακισμένο) κ.λπ.

Ο επαγωγέας ενεργεί σαν βραχυκύκλωμα σε συνεχές ρεύμα και παρουσιάζει υψηλή αντίσταση στο εναλλασσόμενο ρεύμα. Οι βασικές χρήσεις στα κυκλώματα περιλαμβάνουν πνιγμό, φιλτράρισμα, συντονισμό και αποθήκευση ενέργειας. Κατά την εφαρμογή του μετατροπέα μεταγωγής, ο επαγωγέας είναι το πιο σημαντικό συστατικό αποθήκευσης ενέργειας και σχηματίζει ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης με τον πυκνωτή εξόδου για τη μείωση του κυματισμού τάσης εξόδου, επομένως παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στη λειτουργία φιλτραρίσματος.

Αυτό το άρθρο θα εισαγάγει τα διάφορα βασικά υλικά των επαγωγέων και τα χαρακτηριστικά τους, καθώς και μερικά από τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των επαγωγέων, ως σημαντική αναφορά αξιολόγησης για την επιλογή επαγωγέων κατά το σχεδιασμό κυκλώματος. Στο παράδειγμα της εφαρμογής, ο τρόπος υπολογισμού της τιμής επαγωγής και ο τρόπος επιλογής ενός εμπορικά διαθέσιμου τυπικού επαγωγέα θα εισαχθούν μέσω πρακτικών παραδειγμάτων.

Τύπος υλικού πυρήνα

Οι επαγωγείς που χρησιμοποιούνται σε μετατροπείς μετατροπής είναι μαγνητικά εξαρτήματα υψηλής συχνότητας. Το υλικό πυρήνα στο κέντρο επηρεάζει περισσότερο τα χαρακτηριστικά του επαγωγέα, όπως σύνθετη αντίσταση και συχνότητα, τιμή και συχνότητα επαγωγής, ή χαρακτηριστικά κορεσμού πυρήνα. Τα ακόλουθα θα εισαγάγουν τη σύγκριση πολλών κοινών υλικών πυρήνα σιδήρου και των χαρακτηριστικών κορεσμού τους ως σημαντική αναφορά για την επιλογή επαγωγέων ισχύος:

1. Κεραμικός πυρήνας

Ο κεραμικός πυρήνας είναι ένα από τα κοινά υλικά επαγωγής. Χρησιμοποιείται κυρίως για να παρέχει τη δομή στήριξης που χρησιμοποιείται κατά την περιέλιξη του πηνίου. Ονομάζεται επίσης «επαγωγέας πυρήνα αέρα». Επειδή ο πυρήνας σιδήρου που χρησιμοποιείται είναι μη μαγνητικό υλικό με πολύ χαμηλό συντελεστή θερμοκρασίας, η τιμή επαγωγής είναι πολύ σταθερή στο εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας. Ωστόσο, λόγω του μη μαγνητικού υλικού ως μέσου, η επαγωγή είναι πολύ χαμηλή, η οποία δεν είναι πολύ κατάλληλη για την εφαρμογή μετατροπέων ισχύος.

2. Φερρίτης

Ο πυρήνας φερρίτη που χρησιμοποιείται γενικά σε επαγωγείς υψηλής συχνότητας είναι μια ένωση φερρίτη που περιέχει ψευδάργυρο νικελίου (NiZn) ή ψευδάργυρο μαγγανίου (MnZn), το οποίο είναι ένα μαλακό μαγνητικό σιδηρομαγνητικό υλικό με χαμηλό καταναγκασμό. Το σχήμα 1 δείχνει την καμπύλη υστέρησης (βρόχος ΒΗ) ενός γενικού μαγνητικού πυρήνα. Η καταναγκαστική δύναμη HC ενός μαγνητικού υλικού ονομάζεται επίσης καταναγκαστική δύναμη, πράγμα που σημαίνει ότι όταν το μαγνητικό υλικό έχει μαγνητιστεί σε μαγνητικό κορεσμό, ο μαγνητισμός του (μαγνητισμός) μειώνεται στο μηδέν Η απαιτούμενη ισχύς μαγνητικού πεδίου εκείνη τη στιγμή. Χαμηλότερος καταναγκασμός σημαίνει χαμηλότερη αντίσταση στον απομαγνητισμό και επίσης σημαίνει μικρότερη απώλεια υστέρησης.

Οι φερρίτες μαγγανίου-ψευδαργύρου και νικελίου-ψευδαργύρου έχουν σχετικά υψηλή σχετική διαπερατότητα (μr), περίπου 1500-15000 και 100-1000, αντίστοιχα. Η υψηλή μαγνητική διαπερατότητά τους καθιστά τον πυρήνα σιδήρου υψηλότερο σε έναν ορισμένο όγκο. Η αυτεπαγωγή. Ωστόσο, το μειονέκτημα είναι ότι το ανεκτό ρεύμα κορεσμού του είναι χαμηλό και όταν ο πυρήνας σιδήρου κορεστεί, η μαγνητική διαπερατότητα θα μειωθεί απότομα. Ανατρέξτε στο Σχήμα 4 για τη φθίνουσα τάση της μαγνητικής διαπερατότητας των πυρήνων σιδήρου από φερρίτη και σκόνη όταν ο πυρήνας σιδήρου είναι κορεσμένος. Σύγκριση. Όταν χρησιμοποιείται σε επαγωγείς ισχύος, ένα κενό αέρα θα μείνει στο κύριο μαγνητικό κύκλωμα, το οποίο μπορεί να μειώσει τη διαπερατότητα, να αποφύγει τον κορεσμό και να αποθηκεύσει περισσότερη ενέργεια. όταν συμπεριλαμβάνεται το διάκενο αέρα, η ισοδύναμη σχετική διαπερατότητα μπορεί να είναι περίπου 20- Μεταξύ 200. Δεδομένου ότι η υψηλή αντίσταση του ίδιου του υλικού μπορεί να μειώσει την απώλεια που προκαλείται από το ρεύμα, η απώλεια είναι χαμηλότερη σε υψηλές συχνότητες και είναι πιο κατάλληλη για μετασχηματιστές υψηλής συχνότητας, επαγωγείς φίλτρων EMI και επαγωγείς αποθήκευσης ενέργειας μετατροπέων ισχύος. Όσον αφορά τη συχνότητα λειτουργίας, ο φερρίτης νικελίου-ψευδαργύρου είναι κατάλληλος για χρήση (> 1 MHz), ενώ ο φερρίτης μαγγανίου-ψευδαργύρου είναι κατάλληλος για ζώνες χαμηλότερης συχνότητας (<2 MHz).

图片2         1

Σχήμα 1. Η καμπύλη υστέρησης του μαγνητικού πυρήνα (BR: απόσταση, BSAT: πυκνότητα μαγνητικής ροής κορεσμού)

3. Πυρήνας σιδήρου σε σκόνη

Οι πυρήνες σιδήρου σε σκόνη είναι επίσης μαλακά μαγνητικά σιδηρομαγνητικά υλικά. Είναι κατασκευασμένα από κράματα σιδήρου σε σκόνη από διαφορετικά υλικά ή μόνο σε σκόνη σιδήρου. Ο τύπος περιέχει μη μαγνητικά υλικά με διαφορετικά μεγέθη σωματιδίων, επομένως η καμπύλη κορεσμού είναι σχετικά ήπια. Ο πυρήνας του σιδήρου σε σκόνη είναι κυρίως τοροειδής. Το σχήμα 2 δείχνει τον πυρήνα σιδήρου σε σκόνη και την όψη διατομής του.

Οι συνηθισμένοι πυρήνες σιδήρου σε σκόνη περιλαμβάνουν κράμα σιδήρου-νικελίου-μολυβδαινίου (MPP), στέστ (Sendust), κράμα σιδήρου-νικελίου (υψηλή ροή) και πυρήνα σκόνης σιδήρου (σκόνη σιδήρου). Λόγω των διαφορετικών στοιχείων, τα χαρακτηριστικά και οι τιμές του είναι επίσης διαφορετικά, γεγονός που επηρεάζει την επιλογή των επαγωγέων. Τα ακόλουθα θα παρουσιάσουν τους προαναφερθέντες βασικούς τύπους και θα συγκρίνουν τα χαρακτηριστικά τους:

A. Κράμα σιδήρου-νικελίου-μολυβδαινίου (MPP)

Το κράμα Fe-Ni-Mo συντομογραφείται ως MPP, το οποίο είναι η συντομογραφία της σκόνης μολυπερμάλου. Η σχετική διαπερατότητα είναι περίπου 14-500, και η πυκνότητα μαγνητικής ροής κορεσμού είναι περίπου 7500 Gauss (Gauss), η οποία είναι υψηλότερη από την πυκνότητα μαγνητικής ροής κορεσμού του φερρίτη (περίπου 4000-5000 Gauss). Πολλοί έξω. Το MPP έχει τη μικρότερη απώλεια σιδήρου και έχει την καλύτερη σταθερότητα θερμοκρασίας μεταξύ των πυρήνων σιδήρου σε σκόνη. Όταν το εξωτερικό ρεύμα DC φτάσει στο ρεύμα κορεσμού ISAT, η τιμή επαγωγής μειώνεται αργά χωρίς απότομη εξασθένηση. Το MPP έχει καλύτερη απόδοση αλλά υψηλότερο κόστος και χρησιμοποιείται συνήθως ως επαγωγέας ισχύος και φιλτράρισμα EMI για μετατροπείς ισχύος.

 

Β. Sendust

Ο πυρήνας σιδήρου-πυριτίου-αργιλίου από κράμα σιδήρου είναι ένας πυρήνας από κράμα σιδήρου που αποτελείται από σίδηρο, πυρίτιο και αλουμίνιο, με σχετική μαγνητική διαπερατότητα από περίπου 26 έως 125. Η απώλεια σιδήρου είναι μεταξύ του πυρήνα σκόνης σιδήρου και του MPP και του κράματος σιδήρου-νικελίου . Η πυκνότητα μαγνητικής ροής κορεσμού είναι υψηλότερη από το MPP, περίπου 10500 Gauss. Τα χαρακτηριστικά σταθερότητας θερμοκρασίας και κορεσμού είναι ελαφρώς κατώτερα από το MPP και το κράμα σιδήρου-νικελίου, αλλά καλύτερα από τον πυρήνα σκόνης σιδήρου και τον πυρήνα φερρίτη, και το σχετικό κόστος είναι φθηνότερο από το MPP και το κράμα σιδήρου-νικελίου. Χρησιμοποιείται ως επί το πλείστον σε κυκλώματα φιλτραρίσματος EMI, διόρθωσης συντελεστή ισχύος (PFC) και επαγωγέων μεταγωγής μετατροπέων ισχύος.

 

Γ. Κράμα σιδήρου-νικελίου (υψηλή ροή)

Ο πυρήνας κράματος σιδήρου-νικελίου είναι κατασκευασμένος από σίδηρο και νικέλιο. Η σχετική μαγνητική διαπερατότητα είναι περίπου 14-200. Η απώλεια σιδήρου και η σταθερότητα θερμοκρασίας είναι μεταξύ MPP και κράματος σιδήρου-πυριτίου-αλουμινίου. Ο πυρήνας κράματος σιδήρου-νικελίου έχει την υψηλότερη πυκνότητα μαγνητικής ροής κορεσμού, περίπου 15.000 Gauss, και μπορεί να αντέξει υψηλότερα ρεύματα πόλωσης DC, και τα χαρακτηριστικά πόλωσης DC είναι επίσης καλύτερα. Πεδίο εφαρμογής: Διόρθωση ενεργού συντελεστή ισχύος, επαγωγή αποθήκευσης ενέργειας, επαγωγή φίλτρου, μετασχηματιστής υψηλής συχνότητας μετατροπέα flyback κ.λπ.

 

Δ. Σκόνη σιδήρου

Ο πυρήνας σκόνης σιδήρου είναι κατασκευασμένος από σωματίδια σκόνης σιδήρου υψηλής καθαρότητας με πολύ μικρά σωματίδια που είναι μονωμένα το ένα από το άλλο. Η διαδικασία κατασκευής το καθιστά κατανεμημένο κενό αέρα. Εκτός από το σχήμα δακτυλίου, τα κοινά σχήματα πυρήνα σε σκόνη σιδήρου έχουν επίσης τύπους Ε και τύπους σφράγισης. Η σχετική μαγνητική διαπερατότητα του πυρήνα της σκόνης σιδήρου είναι περίπου 10 έως 75 και η υψηλή πυκνότητα μαγνητικής ροής κορεσμού είναι περίπου 15000 Gauss. Μεταξύ των πυρήνων σιδήρου σε σκόνη, ο πυρήνας σιδήρου σε σκόνη έχει την υψηλότερη απώλεια σιδήρου αλλά το χαμηλότερο κόστος.

Το Σχήμα 3 δείχνει τις καμπύλες ΒΗ φερρίτη μαγγανίου-ψευδαργύρου PC47 που κατασκευάζονται από την TDK και πυρήνες σιδήρου σε σκόνη -52 και -2 που κατασκευάζονται από την MICROMETALS. Η σχετική μαγνητική διαπερατότητα του φερρίτη μαγγανίου-ψευδαργύρου είναι πολύ υψηλότερη από αυτή των πυρήνων σιδήρου σε σκόνη και είναι κορεσμένη. Η πυκνότητα μαγνητικής ροής είναι επίσης πολύ διαφορετική, ο φερρίτης είναι περίπου 5000 Gauss και ο πυρήνας σκόνης σιδήρου είναι περισσότερο από 10000 Gauss.

图片3   3

Σχήμα 3. Καμπύλη BH από πυρήνες μαγγανίου-ψευδαργύρου και πυρήνες σε σκόνη από διαφορετικά υλικά

 

Συνοπτικά, τα χαρακτηριστικά κορεσμού του πυρήνα σιδήρου είναι διαφορετικά. Μόλις ξεπεραστεί το ρεύμα κορεσμού, η μαγνητική διαπερατότητα του πυρήνα φερρίτη θα μειωθεί απότομα, ενώ ο πυρήνας σκόνης σιδήρου μπορεί αργά να μειωθεί. Το Σχήμα 4 δείχνει τα χαρακτηριστικά πτώσης μαγνητικής διαπερατότητας ενός πυρήνα σιδήρου σε σκόνη με την ίδια μαγνητική διαπερατότητα και έναν φερρίτη με διάκενο αέρα υπό διαφορετικές αντοχές μαγνητικού πεδίου. Αυτό εξηγεί επίσης την επαγωγή του πυρήνα του φερρίτη, επειδή η διαπερατότητα μειώνεται απότομα όταν ο πυρήνας είναι κορεσμένος, όπως φαίνεται από την εξίσωση (1), προκαλεί επίσης την πτώση της αυτεπαγωγής. ενώ ο πυρήνας σκόνης με διανεμημένο διάκενο αέρα, η μαγνητική διαπερατότητα Ο ρυθμός μειώνεται αργά όταν ο πυρήνας σιδήρου είναι κορεσμένος, οπότε η αυτεπαγωγή μειώνεται πιο ήπια, δηλαδή έχει καλύτερα χαρακτηριστικά πόλωσης DC. Κατά την εφαρμογή μετατροπέων ισχύος, αυτό το χαρακτηριστικό είναι πολύ σημαντικό. Εάν το χαρακτηριστικό αργού κορεσμού του επαγωγέα δεν είναι καλό, το ρεύμα επαγωγής αυξάνεται στο ρεύμα κορεσμού και η ξαφνική πτώση της επαγωγής θα προκαλέσει την απότομη αύξηση της τάσης του κρυστάλλου μεταγωγής, κάτι που είναι εύκολο να προκαλέσει ζημιά.

图片3    4

Σχήμα 4. Χαρακτηριστικά πτώσης μαγνητικής διαπερατότητας πυρήνα σιδήρου σε σκόνη και πυρήνα σιδήρου φερρίτη με διάκενο αέρα υπό διαφορετική ισχύ μαγνητικού πεδίου.

 

Επαγωγικά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά και δομή συσκευασίας

Κατά το σχεδιασμό ενός μετατροπέα μεταγωγής και την επιλογή ενός επαγωγέα, η τιμή επαγωγής L, η αντίσταση Z, η αντίσταση AC ACR και η τιμή Q (συντελεστής ποιότητας), ονομαστικό ρεύμα IDC και ISAT και απώλεια πυρήνα (απώλεια πυρήνα) και άλλα σημαντικά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά είναι όλα απαραίτητα θεωρείται. Επιπλέον, η δομή συσκευασίας του επαγωγέα θα επηρεάσει το μέγεθος της μαγνητικής διαρροής, η οποία με τη σειρά της επηρεάζει το EMI. Τα ακόλουθα θα συζητήσουν τα προαναφερθέντα χαρακτηριστικά ξεχωριστά ως σκέψεις για την επιλογή επαγωγέων.

1. Τιμή επαγωγής (L)

Η τιμή επαγωγής ενός επαγωγέα είναι η πιο σημαντική βασική παράμετρος στο σχεδιασμό κυκλώματος, αλλά πρέπει να ελεγχθεί εάν η τιμή επαγωγής είναι σταθερή στη συχνότητα λειτουργίας. Η ονομαστική τιμή της επαγωγής μετριέται συνήθως στα 100 kHz ή 1 MHz χωρίς εξωτερική πόλωση DC. Και για να διασφαλιστεί η δυνατότητα μαζικής αυτοματοποιημένης παραγωγής, η ανοχή του επαγωγέα είναι συνήθως ± 20% (M) και ± 30% (N). Το Σχήμα 5 είναι το χαρακτηριστικό γράφημα επαγωγής-συχνότητας του επαγωγέα Taiyo Yuden NR4018T220M που μετράται με τον μετρητή LCR του Wayne Kerr. Όπως φαίνεται στο σχήμα, η καμπύλη τιμής επαγωγής είναι σχετικά επίπεδη πριν από τα 5 MHz και η τιμή επαγωγής μπορεί σχεδόν να θεωρηθεί ως σταθερή. Στη ζώνη υψηλής συχνότητας λόγω του συντονισμού που δημιουργείται από την παρασιτική χωρητικότητα και την επαγωγή, η τιμή επαγωγής θα αυξηθεί. Αυτή η συχνότητα συντονισμού ονομάζεται συχνότητα αυτόματου συντονισμού (SRF), η οποία συνήθως πρέπει να είναι πολύ υψηλότερη από τη συχνότητα λειτουργίας.

图片5  5

Σχήμα 5, διάγραμμα χαρακτηριστικής μέτρησης συχνότητας επαγωγής Taiyo Yuden NR4018T220M

 

2. Αντίσταση (Z)

Όπως φαίνεται στο Σχήμα 6, το διάγραμμα σύνθετης αντίστασης μπορεί επίσης να φανεί από την απόδοση της επαγωγής σε διαφορετικές συχνότητες. Η σύνθετη αντίσταση του επαγωγέα είναι περίπου ανάλογη της συχνότητας (Z = 2πfL), οπότε όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα, η αντίδραση θα είναι πολύ μεγαλύτερη από την αντίσταση AC, έτσι η αντίσταση συμπεριφέρεται σαν μια καθαρή επαγωγή (η φάση είναι 90 is). Σε υψηλές συχνότητες, λόγω του φαινομένου της παρασιτικής χωρητικότητας, μπορεί να φανεί το σημείο συντονισμού της αντίστασης. Μετά από αυτό το σημείο, η αντίσταση πέφτει και γίνεται χωρητική και η φάση σταδιακά αλλάζει σε -90 ˚.

图片6  6

3. Τιμή Q και αντίσταση AC (ACR)

Η τιμή Q στον ορισμό της επαγωγής είναι ο λόγος της αντίδρασης προς την αντίσταση, δηλαδή ο λόγος του φανταστικού μέρους προς το πραγματικό μέρος της σύνθετης αντίστασης, όπως στον τύπο (2).

图片7

(2)

Όπου το XL είναι η αντίδραση του επαγωγέα, και το RL είναι η αντίσταση AC του επαγωγέα.

Στο εύρος χαμηλών συχνοτήτων, η αντίσταση AC είναι μεγαλύτερη από την αντίδραση που προκαλείται από την επαγωγή, οπότε η τιμή του Q είναι πολύ χαμηλή. καθώς η συχνότητα αυξάνεται, η αντίδραση (περίπου 2πfL) γίνεται όλο και μεγαλύτερη, ακόμα και αν η αντίσταση λόγω του δέρματος (εφέ δέρματος) και της εγγύτητας (εγγύτητα) επίδραση) Το αποτέλεσμα γίνεται όλο και μεγαλύτερο, και η τιμή Q εξακολουθεί να αυξάνεται με τη συχνότητα ; Όταν πλησιάζετε το SRF, η επαγωγική αντίδραση αντισταθμίζεται σταδιακά από την χωρητική αντίδραση και η τιμή Q σταδιακά γίνεται μικρότερη. όταν το SRF γίνεται μηδέν, επειδή η επαγωγική αντίδραση και η χωρητική αντίδραση είναι εντελώς η ίδια Εξαφανίζεται. Το Σχήμα 7 δείχνει τη σχέση μεταξύ της τιμής Q και της συχνότητας του NR4018T220M, και η σχέση έχει το σχήμα ενός ανεστραμμένου κουδουνιού.

图片8  7

Σχήμα 7. Η σχέση μεταξύ της τιμής Q και της συχνότητας του επαγωγέα Taiyo Yuden NR4018T220M

Στην ζώνη συχνοτήτων εφαρμογής της επαγωγής, όσο υψηλότερη είναι η τιμή Q, τόσο καλύτερη. σημαίνει ότι η αντίδρασή του είναι πολύ μεγαλύτερη από την αντίσταση AC. Σε γενικές γραμμές, η καλύτερη τιμή Q είναι πάνω από 40, πράγμα που σημαίνει ότι η ποιότητα του επαγωγέα είναι καλή. Ωστόσο, γενικά όσο αυξάνεται η μεροληψία DC, η τιμή επαγωγής θα μειωθεί και η τιμή Q θα μειωθεί επίσης. Εάν χρησιμοποιείται επίπεδο σμάλτο σύρμα ή πολύκλωνο εμαγιέ σύρμα, το αποτέλεσμα του δέρματος, δηλαδή, η αντίσταση AC, μπορεί να μειωθεί και η τιμή Q του επαγωγέα μπορεί επίσης να αυξηθεί.

Η αντίσταση DC Το DCR θεωρείται γενικά ως αντίσταση DC του χαλκού σύρματος και η αντίσταση μπορεί να υπολογιστεί σύμφωνα με τη διάμετρο και το μήκος του σύρματος. Ωστόσο, οι περισσότεροι από τους επαγωγείς SMD χαμηλού ρεύματος θα χρησιμοποιούν συγκόλληση με υπερήχους για να φτιάξουν το χαλκό φύλλο του SMD στο τερματικό περιέλιξης. Ωστόσο, επειδή το σύρμα χαλκού δεν έχει μεγάλο μήκος και η τιμή αντίστασης δεν είναι υψηλή, η αντίσταση συγκόλλησης συχνά αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό ποσοστό της συνολικής αντίστασης DC. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τον επαγωγέα SMD CLF6045NIT-1R5N της TDK, η μετρούμενη αντίσταση DC είναι 14,6mΩ και η αντίσταση DC που υπολογίζεται με βάση τη διάμετρο και το μήκος του καλωδίου είναι 12,1mΩ. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι αυτή η αντίσταση συγκόλλησης αντιπροσωπεύει περίπου το 17% της συνολικής αντίστασης DC.

AC AC ACR έχει επίδραση στο δέρμα και εγγύτητα, γεγονός που θα προκαλέσει αύξηση του ACR με τη συχνότητα. κατά την εφαρμογή της γενικής επαγωγής, επειδή το στοιχείο AC είναι πολύ χαμηλότερο από το στοιχείο DC, η επίδραση που προκαλείται από το ACR δεν είναι προφανής. αλλά με ελαφρύ φορτίο, Επειδή το στοιχείο DC είναι μειωμένο, η απώλεια που προκαλείται από το ACR δεν μπορεί να αγνοηθεί. Η επίδραση του δέρματος σημαίνει ότι υπό συνθήκες AC, η τρέχουσα κατανομή εντός του αγωγού είναι άνιση και συγκεντρωμένη στην επιφάνεια του σύρματος, με αποτέλεσμα τη μείωση της ισοδύναμης περιοχής διατομής σύρματος, η οποία με τη σειρά της αυξάνει την ισοδύναμη αντίσταση του σύρματος με συχνότητα. Επιπλέον, σε μια περιέλιξη καλωδίων, τα παρακείμενα σύρματα θα προκαλέσουν την προσθήκη και αφαίρεση μαγνητικών πεδίων λόγω του ρεύματος, έτσι ώστε το ρεύμα να συγκεντρώνεται στην επιφάνεια που βρίσκεται δίπλα στο σύρμα (ή την πιο απομακρυσμένη επιφάνεια, ανάλογα με την κατεύθυνση του ρεύματος ), η οποία προκαλεί επίσης ισοδύναμη υποκλοπή σύρματος. Το φαινόμενο ότι η περιοχή μειώνεται και η ισοδύναμη αντίσταση αυξάνεται είναι το λεγόμενο φαινόμενο εγγύτητας. στην εφαρμογή επαγωγιμότητας μιας πολυστρωματικής περιέλιξης, το φαινόμενο εγγύτητας είναι ακόμη πιο εμφανές.

图片9  8

Το Σχήμα 8 δείχνει τη σχέση μεταξύ αντίστασης AC και συχνότητας του πηνίου SMD με καλώδιο πληγής NR4018T220M. Σε συχνότητα 1kHz, η αντίσταση είναι περίπου 360mΩ. στα 100kHz, η αντίσταση αυξάνεται στα 775mΩ. στα 10MHz, η τιμή αντίστασης είναι κοντά στα 160Ω. Κατά την εκτίμηση της απώλειας χαλκού, ο υπολογισμός πρέπει να λαμβάνει υπόψη το ACR που προκαλείται από τα αποτελέσματα του δέρματος και της εγγύτητας και να το τροποποιεί στον τύπο (3).

4. Ρεύμα κορεσμού (ISAT)

Το ρεύμα κορεσμού ISAT είναι γενικά το ρεύμα μεροληψίας που σημειώνεται όταν η τιμή επαγωγικότητας εξασθενεί όπως 10%, 30% ή 40%. Για φερρίτη διακένου αέρα, επειδή το χαρακτηριστικό ρεύματος κορεσμού του είναι πολύ γρήγορο, δεν υπάρχει μεγάλη διαφορά μεταξύ 10% και 40%. Ανατρέξτε στο Σχήμα 4. Ωστόσο, εάν πρόκειται για πυρήνα σιδήρου σε σκόνη (όπως ένας σφραγισμένος επαγωγέας), η καμπύλη κορεσμού είναι σχετικά ήπια, όπως φαίνεται στο Σχήμα 9, το ρεύμα πόλωσης στο 10% ή 40% της εξασθένησης της αυτεπαγωγής είναι πολύ διαφορετική, οπότε η τρέχουσα τιμή κορεσμού θα συζητηθεί ξεχωριστά για τους δύο τύπους πυρήνων σιδήρου ως εξής.

Για φερρίτη διακένου αέρα, είναι λογικό να χρησιμοποιείται το ISAT ως το ανώτερο όριο του μέγιστου ρεύματος επαγωγέα για εφαρμογές κυκλώματος. Ωστόσο, εάν πρόκειται για πυρήνα σιδήρου σε σκόνη, λόγω του χαρακτηριστικού αργού κορεσμού, δεν θα υπάρχει πρόβλημα ακόμη και αν το μέγιστο ρεύμα του κυκλώματος εφαρμογής υπερβαίνει το ISAT. Επομένως, αυτό το χαρακτηριστικό πυρήνα σιδήρου είναι πιο κατάλληλο για εναλλαγή εφαρμογών μετατροπέα. Υπό βαρύ φορτίο, παρόλο που η τιμή επαγωγής του επαγωγέα είναι χαμηλή, όπως φαίνεται στο Σχήμα 9, ο συντελεστής κυματισμού ρεύματος είναι υψηλός, αλλά η ανοχή ρεύματος πυκνωτή ρεύματος είναι υψηλή, επομένως δεν θα είναι πρόβλημα. Υπό ελαφρύ φορτίο, η τιμή επαγωγής του επαγωγέα είναι μεγαλύτερη, γεγονός που βοηθά στη μείωση του ρεύματος κυματισμού του επαγωγέα, μειώνοντας έτσι την απώλεια σιδήρου. Το Σχήμα 9 συγκρίνει την καμπύλη ρεύματος κορεσμού του τραυματισμένου φερρίτη SLF7055T1R5N του TDK και του πηνίου πυρήνα με σκόνη σιδήρου SPM6530T1R5M με την ίδια ονομαστική τιμή επαγωγής.

图片9   9

Σχήμα 9. Καμπύλη ρεύματος κορεσμού του πυρήνα του φερρίτη και του σφραγισμένου σιδήρου με την ίδια ονομαστική τιμή επαγωγής

5. Ονομαστικό ρεύμα (IDC)

Η τιμή IDC είναι η μεροληψία DC όταν η θερμοκρασία του επαγωγέα αυξάνεται σε Tr˚C. Οι προδιαγραφές δείχνουν επίσης την τιμή αντίστασης DC RDC στους 20˚C. Σύμφωνα με τον συντελεστή θερμοκρασίας του χαλκού σύρματος είναι περίπου 3.930 ppm, όταν η θερμοκρασία του Tr αυξάνεται, η τιμή αντίστασης του είναι RDC_Tr = RDC (1 + 0,00393Tr) και η κατανάλωση ισχύος είναι PCU = I2DCxRDC. Αυτή η απώλεια χαλκού διαχέεται στην επιφάνεια του επαγωγέα και μπορεί να υπολογιστεί η θερμική αντίσταση ΘΘ του επαγωγέα:

图片13(2)

Ο Πίνακας 2 αναφέρεται στο φύλλο δεδομένων της σειράς TDK VLS6045EX (6,0 × 6,0 × 4,5 mm) και υπολογίζει τη θερμική αντίσταση σε άνοδο θερμοκρασίας 40˚C. Προφανώς, για επαγωγείς της ίδιας σειράς και μεγέθους, η υπολογισμένη θερμική αντίσταση είναι σχεδόν η ίδια λόγω της ίδιας επιφάνειας απαγωγής θερμότητας. Με άλλα λόγια, μπορεί να εκτιμηθεί το ονομαστικό ρεύμα IDC διαφορετικών επαγωγέων. Διαφορετικές σειρές (πακέτα) επαγωγέων έχουν διαφορετικές θερμικές αντιστάσεις. Ο Πίνακας 3 συγκρίνει τη θερμική αντίσταση των επαγωγέων της σειράς TDK VLS6045EX (ημι-θωρακισμένο) και της σειράς SPM6530 (χυτευμένο). Όσο μεγαλύτερη είναι η θερμική αντίσταση, τόσο μεγαλύτερη είναι η αύξηση της θερμοκρασίας που δημιουργείται όταν η αυτεπαγωγή ρέει μέσω του ρεύματος φορτίου. Διαφορετικά, το χαμηλότερο.

图片14  (2)

Πίνακας 2. Θερμική αντίσταση των επαγωγέων σειράς VLS6045EX σε αύξηση θερμοκρασίας 40˚C

Μπορεί να φανεί από τον Πίνακα 3 ότι ακόμη και αν το μέγεθος των επαγωγέων είναι παρόμοιο, η θερμική αντίσταση των σφραγισμένων επαγωγών είναι χαμηλή, δηλαδή, η απαγωγή θερμότητας είναι καλύτερη.

图片15  (3)

Πίνακας 3. Σύγκριση θερμικής αντίστασης διαφορετικών επαγωγέων συσκευασίας.

 

6. Απώλεια πυρήνα

Η απώλεια πυρήνα, που αναφέρεται ως απώλεια σιδήρου, προκαλείται κυρίως από απώλεια ρεύματος νεφρού και απώλεια υστέρησης. Το μέγεθος της απώλειας ρεύματος eddy εξαρτάται κυρίως από το αν το υλικό του πυρήνα είναι εύκολο να "συμπεριληφθεί". εάν η αγωγιμότητα είναι υψηλή, δηλαδή η αντίσταση είναι χαμηλή, η απώλεια ρεύματος του φονιού είναι υψηλή, και εάν η αντίσταση του φερρίτη είναι υψηλή, η απώλεια ρεύματος του Eddy είναι σχετικά χαμηλή. Η απώλεια ρεύματος Eddy σχετίζεται επίσης με τη συχνότητα. Όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια ρεύματος. Επομένως, το υλικό πυρήνα θα καθορίσει τη σωστή συχνότητα λειτουργίας του πυρήνα. Σε γενικές γραμμές, η συχνότητα λειτουργίας του πυρήνα σιδήρου μπορεί να φτάσει τα 1MHz και η συχνότητα λειτουργίας του φερρίτη μπορεί να φτάσει τα 10MHz. Εάν η συχνότητα λειτουργίας υπερβεί αυτήν τη συχνότητα, η απώλεια ρεύματος eddy θα αυξηθεί γρήγορα και η θερμοκρασία πυρήνα σιδήρου θα αυξηθεί επίσης. Ωστόσο, με την ταχεία ανάπτυξη υλικών πυρήνα σιδήρου, οι πυρήνες σιδήρου με υψηλότερες συχνότητες λειτουργίας θα πρέπει να βρίσκονται πολύ κοντά.

Μια άλλη απώλεια σιδήρου είναι η απώλεια υστέρησης, η οποία είναι ανάλογη με την περιοχή που περικλείεται από την καμπύλη υστέρησης, η οποία σχετίζεται με το πλάτος ταλάντευσης του συστατικού AC του ρεύματος. όσο μεγαλύτερη είναι η εναλλαγή AC, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια υστέρησης.

Στο ισοδύναμο κύκλωμα ενός επαγωγέα, μια αντίσταση συνδεδεμένη παράλληλα με τον επαγωγέα χρησιμοποιείται συχνά για να εκφράσει την απώλεια σιδήρου. Όταν η συχνότητα είναι ίση με SRF, η επαγωγική αντίδραση και η χωρητική αντίδραση ακυρώνονται και η ισοδύναμη αντίδραση είναι μηδέν. Αυτή τη στιγμή, η σύνθετη αντίσταση του πηνίου είναι ισοδύναμη με την αντίσταση απώλειας σιδήρου σε σειρά με την αντίσταση περιέλιξης και η αντίσταση απώλειας σιδήρου είναι πολύ μεγαλύτερη από την αντίσταση περιέλιξης, οπότε η αντίσταση στο SRF είναι περίπου ίση με την αντίσταση απώλειας σιδήρου. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα έναν επαγωγέα χαμηλής τάσης, η αντίσταση απώλειας σιδήρου είναι περίπου 20kΩ. Εάν η πραγματική τάση τιμής και στα δύο άκρα του επαγωγέα εκτιμάται ότι είναι 5V, η απώλεια σιδήρου είναι περίπου 1,25 mW, πράγμα που δείχνει επίσης ότι όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση απώλειας σιδήρου, τόσο καλύτερη.

7. Δομή ασπίδας

Η δομή συσκευασίας των φερρίτη περιλαμβάνει μη θωρακισμένο, ημι-θωρακισμένο με μαγνητική κόλλα και θωρακισμένο, και υπάρχει ένα σημαντικό κενό αέρα σε κανένα από αυτά. Προφανώς, το διάκενο αέρα θα έχει μαγνητική διαρροή και, στη χειρότερη περίπτωση, θα παρεμβαίνει στα γύρω κυκλώματα μικρών σημάτων, ή εάν υπάρχει ένα μαγνητικό υλικό κοντά, η επαγωγή του θα αλλάξει επίσης. Μια άλλη δομή συσκευασίας είναι ένας επαγωγέας σκόνης με σφραγισμένο σίδηρο. Δεδομένου ότι δεν υπάρχει κενό εντός του πηνίου και η δομή περιέλιξης είναι συμπαγής, το πρόβλημα της διάχυσης μαγνητικού πεδίου είναι σχετικά μικρό. Το Σχήμα 10 είναι η χρήση της συνάρτησης FFT του παλμογράφου RTO 1004 για τη μέτρηση του μεγέθους του μαγνητικού πεδίου διαρροής στα 3mm πάνω και στην πλευρά του σφραγισμένου επαγωγέα. Ο Πίνακας 4 παραθέτει τη σύγκριση του μαγνητικού πεδίου διαρροής διαφορετικών επαγωγέων δομής συσκευασίας. Μπορεί να φανεί ότι οι μη θωρακισμένοι επαγωγείς έχουν τη σοβαρότερη μαγνητική διαρροή. οι σφραγισμένοι επαγωγείς έχουν τη μικρότερη μαγνητική διαρροή, δείχνοντας το καλύτερο μαγνητικό προστατευτικό αποτέλεσμα. . Η διαφορά στο μέγεθος του μαγνητικού πεδίου διαρροής των επαγωγέων αυτών των δύο δομών είναι περίπου 14dB, που είναι σχεδόν 5 φορές.

10图片16

Σχήμα 10. Το μέγεθος του μαγνητικού πεδίου διαρροής μετριέται στα 3 mm πάνω και στην πλευρά του σφραγισμένου επαγωγέα

图片17 (4)

Πίνακας 4. Σύγκριση του μαγνητικού πεδίου διαρροής διαφορετικών επαγωγέων δομής συσκευασίας

8. ζεύξη

Σε ορισμένες εφαρμογές, μερικές φορές υπάρχουν πολλά σύνολα μετατροπέων DC στο PCB, τα οποία είναι συνήθως τοποθετημένα το ένα δίπλα στο άλλο, και οι αντίστοιχοι επαγωγείς τους είναι επίσης τοποθετημένοι το ένα δίπλα στο άλλο. Εάν χρησιμοποιείτε μη θωρακισμένο ή ημι-θωρακισμένο τύπο με μαγνητική κόλλα Οι πηνίοι μπορούν να συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν παρεμβολές EMI. Επομένως, κατά την τοποθέτηση του επαγωγέα, συνιστάται να επισημάνετε πρώτα την πολικότητα του επαγωγέα και να συνδέσετε το σημείο εκκίνησης και περιέλιξης του εσωτερικού στρώματος του επαγωγέα στην τάση μεταγωγής του μετατροπέα, όπως το VSW ενός μετατροπέα buck, που είναι το κινούμενο σημείο. Το τερματικό εξόδου συνδέεται με τον πυκνωτή εξόδου, που είναι το στατικό σημείο. η περιέλιξη σύρματος χαλκού σχηματίζει συνεπώς έναν βαθμό προστασίας από ηλεκτρικό πεδίο. Στη διάταξη καλωδίωσης του πολυπλέκτη, ο καθορισμός της πολικότητας της επαγωγής βοηθά στον καθορισμό του μεγέθους της αμοιβαίας επαγωγής και στην αποφυγή κάποιων απροσδόκητων προβλημάτων EMI.

Εφαρμογές:

Το προηγούμενο κεφάλαιο συζήτησε το βασικό υλικό, τη δομή της συσκευασίας και τα σημαντικά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά του επαγωγέα. Αυτό το κεφάλαιο θα εξηγήσει πώς να επιλέξετε την κατάλληλη τιμή επαγωγικότητας του μετατροπέα buck και τις σκέψεις για την επιλογή ενός εμπορικά διαθέσιμου επαγωγέα.

Όπως φαίνεται στην εξίσωση (5), η τιμή επαγωγέα και η συχνότητα μεταγωγής του μετατροπέα θα επηρεάσουν το ρεύμα κυματισμού επαγωγέα (ΔiL). Το ρεύμα κυματισμού επαγωγής θα ρέει μέσω του πυκνωτή εξόδου και θα επηρεάζει το ρεύμα κυματισμού του πυκνωτή εξόδου. Επομένως, θα επηρεάσει την επιλογή του πυκνωτή εξόδου και θα επηρεάσει περαιτέρω το μέγεθος κυματισμού της τάσης εξόδου. Επιπλέον, η τιμή επαγωγής και η τιμή χωρητικότητας εξόδου θα επηρεάσουν επίσης το σχεδιασμό ανατροφοδότησης του συστήματος και τη δυναμική απόκριση του φορτίου. Η επιλογή μιας μεγαλύτερης τιμής επαγωγής έχει λιγότερη τάση ρεύματος στον πυκνωτή και είναι επίσης ευεργετική για τη μείωση του κυματισμού τάσης εξόδου και μπορεί να αποθηκεύσει περισσότερη ενέργεια. Ωστόσο, μια μεγαλύτερη τιμή επαγωγικότητας δείχνει μεγαλύτερο όγκο, δηλαδή υψηλότερο κόστος. Επομένως, κατά το σχεδιασμό του μετατροπέα, ο σχεδιασμός της τιμής επαγωγής είναι πολύ σημαντικός.

图片18        (5)

Μπορεί να φανεί από τον τύπο (5) ότι όταν το κενό μεταξύ της τάσης εισόδου και της τάσης εξόδου είναι μεγαλύτερο, το ρεύμα κυματισμού επαγωγέα θα είναι μεγαλύτερο, το οποίο είναι η χειρότερη περίπτωση του σχεδιασμού επαγωγέα. Σε συνδυασμό με άλλες επαγωγικές αναλύσεις, το σημείο σχεδιασμού επαγωγικότητας του μετατροπέα step-down θα πρέπει συνήθως να επιλέγεται υπό τις συνθήκες της μέγιστης τάσης εισόδου και πλήρους φορτίου.

Κατά το σχεδιασμό της τιμής επαγωγής, είναι απαραίτητο να γίνει αντιστάθμιση μεταξύ του ρεύματος κυματισμού επαγωγέα και του μεγέθους του επαγωγέα και ο παράγοντας ρεύματος κυματισμού (συντελεστής ρεύματος κυματισμού · γ) ορίζεται εδώ, όπως στον τύπο (6).

图片19(6)

Αντικαθιστώντας τον τύπο (6) στον τύπο (5), η τιμή επαγωγής μπορεί να εκφραστεί ως τύπος (7).

图片20  (7)

Σύμφωνα με τον τύπο (7), όταν η διαφορά μεταξύ της τάσης εισόδου και εξόδου είναι μεγαλύτερη, η τιμή γ μπορεί να επιλεγεί μεγαλύτερη. Αντίθετα, εάν η τάση εισόδου και εξόδου είναι πιο κοντά, ο σχεδιασμός της τιμής γ πρέπει να είναι μικρότερος. Για να επιλέξετε ανάμεσα στο ρεύμα κυματισμού επαγωγέα και το μέγεθος, σύμφωνα με την παραδοσιακή τιμή εμπειρίας σχεδιασμού, το γ είναι συνήθως 0,2 έως 0,5. Τα ακόλουθα λαμβάνουν το RT7276 ως παράδειγμα για να επεξηγήσουν τον υπολογισμό της επαγωγής και την επιλογή των εμπορικά διαθέσιμων επαγωγέων.

Παράδειγμα σχεδίασης: Σχεδιασμένο με RT7276 προηγμένη σταθερή έγκαιρη (Advanced Constant On-Time; ACOTTM) σύγχρονη μετατροπή βήματος προς τα κάτω, η συχνότητα μεταγωγής της είναι 700 kHz, η τάση εισόδου είναι 4,5V έως 18V και η τάση εξόδου είναι 1,05V . Το ρεύμα πλήρους φορτίου είναι 3Α. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η τιμή επαγωγής πρέπει να έχει σχεδιαστεί υπό τις συνθήκες της μέγιστης τάσης εισόδου 18V και του πλήρους φορτίου 3Α, η τιμή του γ λαμβάνεται ως 0,35 και η παραπάνω τιμή αντικαθίσταται στην εξίσωση (7), η επαγωγή η τιμή είναι

图片21

 

Χρησιμοποιήστε έναν επαγωγέα με συμβατική ονομαστική τιμή επαγωγής 1,5 μΗ. Ο τύπος αντικατάστασης (5) για τον υπολογισμό του ρεύματος κυματισμού επαγωγέα ως εξής.

图片22

Επομένως, το μέγιστο ρεύμα του επαγωγέα είναι

图片23

Και η πραγματική τιμή του επαγωγικού ρεύματος (IRMS) είναι

图片24

Επειδή το στοιχείο κυματισμού επαγωγέα είναι μικρό, η πραγματική τιμή του ρεύματος επαγωγέα είναι κυρίως το συστατικό του DC, και αυτή η πραγματική τιμή χρησιμοποιείται ως βάση για την επιλογή του IDC ρεύματος ονομαστικού επαγωγέα. Με 80% μειωμένο (μειωτικό) σχεδιασμό, οι απαιτήσεις αυτεπαγωγής είναι:

 

L = 1,5 μΗ (100 kHz), IDC = 3,77 A, ISAT = 4,34 A

 

Ο Πίνακας 5 παραθέτει τους διαθέσιμους επαγωγείς διαφορετικών σειρών TDK, παρόμοιους σε μέγεθος αλλά διαφορετικούς στη δομή των πακέτων. Από τον πίνακα φαίνεται ότι το ρεύμα κορεσμού και το ονομαστικό ρεύμα του σφραγισμένου επαγωγέα (SPM6530T-1R5M) είναι μεγάλα, και η θερμική αντίσταση είναι μικρή και η απαγωγή θερμότητας είναι καλή. Επιπλέον, σύμφωνα με τη συζήτηση στο προηγούμενο κεφάλαιο, το υλικό πυρήνα του σφραγισμένου επαγωγέα είναι πυρήνας σιδήρου σε σκόνη, οπότε συγκρίνεται με τον φερρίτη πυρήνα των ημι-θωρακισμένων (VLS6045EX-1R5N) και θωρακισμένων (SLF7055T-1R5N) επαγωγέων με μαγνητική κόλλα. , Έχει καλά χαρακτηριστικά μεροληψίας DC. Το Σχήμα 11 δείχνει τη σύγκριση αποτελεσματικότητας διαφορετικών επαγωγέων που εφαρμόζονται στον RT7276 προηγμένο σταθερό, συγχρονισμένο, συγχρονισμένο, διορθωτικό βήμα προς τα κάτω. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η διαφορά αποτελεσματικότητας μεταξύ των τριών δεν είναι σημαντική. Εάν εξετάσετε την απαγωγή θερμότητας, τα χαρακτηριστικά πόλωσης DC και τα ζητήματα απαγωγής μαγνητικού πεδίου, συνιστάται η χρήση επαγωγέων SPM6530T-1R5M.

图片25(5)

Πίνακας 5. Σύγκριση επαγωγιών διαφορετικών σειρών TDK

图片26 11

Σχήμα 11. Σύγκριση της απόδοσης του μετατροπέα με διαφορετικούς επαγωγείς

Εάν επιλέξετε την ίδια δομή πακέτου και τιμή επαγωγής, αλλά μικρότερες επαγωγικές διαστάσεις, όπως SPM4015T-1R5M (4,4 × 4,1 × 1,5 mm), αν και το μέγεθός της είναι μικρό, αλλά η αντίσταση DC RDC (44,5mΩ) και θερμική αντίσταση ΘΘ ( 51˚C) / W) Μεγαλύτερο. Για μετατροπείς των ίδιων προδιαγραφών, η πραγματική τιμή του ρεύματος που ανέχεται από τον επαγωγέα είναι επίσης η ίδια. Προφανώς, η αντίσταση DC θα μειώσει την αποδοτικότητα υπό βαρύ φορτίο. Επιπλέον, μια μεγάλη θερμική αντίσταση σημαίνει κακή απαγωγή θερμότητας. Επομένως, κατά την επιλογή ενός επαγωγέα, δεν είναι μόνο απαραίτητο να ληφθούν υπόψη τα οφέλη του μειωμένου μεγέθους, αλλά και να αξιολογηθούν τα συνοδευτικά μειονεκτήματά του.

 

Συμπερασματικά

Η επαγωγιμότητα είναι ένα από τα κοινά χρησιμοποιούμενα παθητικά εξαρτήματα στην εναλλαγή μετατροπέων ισχύος, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για αποθήκευση και φιλτράρισμα ενέργειας. Ωστόσο, στο σχεδιασμό κυκλώματος, δεν πρέπει να δοθεί προσοχή μόνο στην τιμή επαγωγικότητας, αλλά και άλλες παράμετροι όπως η αντίσταση AC και η τιμή Q, η ανοχή ρεύματος, ο κορεσμός πυρήνα σιδήρου και η δομή συσκευασίας κ.λπ., είναι όλες οι παράμετροι που πρέπει κατά την επιλογή ενός επαγωγέα. . Αυτές οι παράμετροι σχετίζονται συνήθως με το βασικό υλικό, τη διαδικασία κατασκευής και το μέγεθος και το κόστος. Επομένως, αυτό το άρθρο εισάγει τα χαρακτηριστικά διαφορετικών υλικών πυρήνα σιδήρου και πώς να επιλέξει μια κατάλληλη επαγωγή ως αναφορά για το σχεδιασμό τροφοδοσίας.

 


Ώρα δημοσίευσης: 15 Ιουνίου-2021